DE10232320A1

DE10232320A1 - Vehicle body with a B-pillar

Info

Publication number: DE10232320A1
Application number: DE2002132320
Authority: DE
Inventors: Roland Rill; Markus Fischer
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2002-07-17
Filing date: 2002-07-17
Publication date: 2004-02-05
Also published as: EP1382513B1; EP1382513A3; DE50308523D1; EP1382513A2

Abstract

Es ist bereits eine B-Säule eines Fahrzeugs in Schalenbauweise bekannt, die im unteren Abschnitt innen durch ein gerades Rohr verstärkt ist. Dadurch treten bei einem Seitencrash nur geringe Verformungen der B-Säule auf. Aufgabe der Erfindung ist es, eine Fahrzeugkarosserie mit einer B-Säule zu schaffen, die trotz einer hohen Steifigkeit schmal gehalten werden kann. DOLLAR A Erfindungsgemäß ist bei einer Fahrzeugkarosserie (1) eine B-Säule (2) in Schalenbauweise innen mit einem Rohr (5) verstärkt. Das Rohr (5) erstreckt sich über die ganze Länge der B-Säule (2) vom Schweller (6) bis zum Dachrahmen (7). Durch das durchgehende Rohr (5) kommt es zu keinem großen Steifigkeitssprung mehr in der B-Säule (2). Die B-Säule (2) weist aufgrund des homogenen Rohrverlaufs eine hohe Steifigkeit auf.A B-pillar of a vehicle in shell construction is already known, which is reinforced on the inside in the lower section by a straight tube. As a result, only a small deformation of the B-pillar occurs in a side crash. The object of the invention is to provide a vehicle body with a B-pillar which can be kept narrow despite high rigidity. DOLLAR A According to the invention, in a vehicle body (1) a B-pillar (2) in shell construction is reinforced on the inside with a tube (5). The tube (5) extends over the entire length of the B-pillar (2) from the sill (6) to the roof frame (7). The continuous tube (5) means that there is no longer a major jump in stiffness in the B-pillar (2). The B-pillar (2) has high rigidity due to the homogeneous pipe run.

Description

Die Erfindung betrifft eine Fahrzeugkarosserie mit einer B-Säule gemäß des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1.The invention relates to a vehicle body with a B-pillar according to the generic term of claim 1.

Aus der JP 08-276864 A ist eine B-Säule eines Fahrzeugs in Schalenbauweise bekannt, die im unteren Abschnitt innen durch ein gerades Rohr verstärkt ist. Dadurch treten bei einem Seitencrash nur geringe Verformungen im unteren Abschnitt der B-Säule auf. Allerdings ist der Querschnitt der B-Säule im unteren Abschnitt wesentlich größer, als im nicht verstärkten, oberen Abschnitt der B-Säule. Mit der starken Veränderung des Querschnitts geht ein enormer Sprung in der Steifigkeit der B-Säule einher. Bei einem Seitencrash kann es dadurch im Extremfall zu einem Materialversagen im oberen Abschnitt der B-Säule kommen.From the JP 08-276864 A a B-pillar of a vehicle in shell construction is known, which is reinforced in the lower section by a straight tube inside. As a result, only minor deformations occur in the lower section of the B-pillar in the event of a side crash. However, the cross section of the B-pillar is much larger in the lower section than in the unreinforced, upper section of the B-pillar. The large change in cross-section goes hand in hand with an enormous leap in the stiffness of the B-pillar. In an extreme case, a side crash can lead to material failure in the upper section of the B-pillar.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Fahrzeugkarosserie mit einer B-Säule zu schaffen, die trotz einer hohen Steifigkeit schmal gehalten werden kann.The object of the invention is a Vehicle body with a B-pillar to create, which are kept narrow despite high rigidity can.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.This task is due to the characteristics of claim 1 solved.

Erfindungsgemäß ist bei einer Fahrzeugkarosserie eine B-Säule in Schalenbauweise innen mit einem Rohr verstärkt. Das Rohr erstreckt sich über die ganze Länge der B-Säule vom Schwellen bis zum Dachrahmen. Durch das durchgehende Rohr kommt es zu keinem großen Steifigkeitssprung mehr in der B-Säule. Die B-Säule weist aufgrund des homogenen Rohrverlaufs eine hohe Steifigkeit auf. Gegenüber einer konventionellen B-Säule in Schalenbauweise ohne Rohr verlagert sich die neutrale Faser durch das verstärkende Rohr mehr in den Druckbereich der B-Säule. Damit verbunden ist eine Vergrößerung des Widerstandsmomentes. Dies ermöglicht eine schlanke und kompakte Bauweise der B-Säule, ohne nennenswerte Einbußen der Steifigkeit in Kauf nehmen zu müssen. Das Rohr kann leicht gebogen sein, um der Form der B-Säule folgen zu können.According to the invention in a vehicle body a B pillar in shell construction reinforced with a tube inside. The pipe extends over the full length the B-pillar from sleepers to roof frames. It comes through the continuous tube not a big one More stiffness in the B-pillar. The B-pillar exhibits high rigidity due to the homogeneous pipe run on. Across from a conventional B-pillar in shell construction without a tube, the neutral fiber shifts through the reinforcing Pipe more in the pressure area of the B-pillar. Associated with it Increasing the section modulus. this makes possible a slim and compact design of the B-pillar, without significant loss of To have to accept rigidity. The tube can be slightly bent to follow the shape of the B pillar to be able to.

Das Rohr ist Idealerweise vergütet. Dadurch kann das Rohr Streckgrenzen Rp_0,2 von 1000 bis 1200 MPa und höher aufweisen. Solch ein ultrahochfeste Rohr ermöglicht es, auch die US-amerikanischen Seitencrash-Anforderungen SINCAP zu erfüllen. Aufgrund dieser hohen erforderlichen Streckgrenzen können keine im Innenhochdruckverfahren (IHU) hergestellten Rohre verwendet werden. IHU-Rohre weisen eine Streckgrenze Rp_0,2 von maximal 300 bis 400 MPa auf. Ferner sind die Werkzeugkosten für ein vergütetes und gebogenes Rohr wesentlich niedriger, als die Werkzeugkosten für ein im IHU-Verfahren hergestelltes Rohr.The pipe is ideally tempered. As a result, the pipe can have yield strengths Rp _0.2 of 1000 to 1200 MPa and higher. Such an ultra-high-strength tube also enables the US side crash requirements SINCAP to be met. Due to these high required yield strengths, pipes manufactured using the hydroforming process (IHU) cannot be used. IHU pipes have a yield strength Rp _0.2 of a maximum of 300 to 400 MPa. Furthermore, the tool costs for a tempered and bent pipe are significantly lower than the tool costs for a pipe manufactured using the IHU process.

Das Rohr ist mit seinem unteren Abschnitt günstigerweise über ein Deformationselement an der Fahrzeugkarosserie angebunden. Das Deformationselement dient zum gezielten Energieabbau bei einem Seitencrash. Dadurch kann bei einem leichten Seitencrash vermieden werden, dass die gesamte Karosserie verformt wird. Die Aufprallenergie wird dann im Idealfall durch eine Verformung der B-Säule und des Deformationselementes abgebaut.The lower section of the tube is conveniently over one Deformation element connected to the vehicle body. The deformation element is used for targeted energy reduction in a side crash. Thereby In the event of a light side crash, the entire body can be avoided is deformed. The impact energy is then ideally through a deformation of the B-pillar and of the deformation element dismantled.

Die Fahrzeugkarosserie weist vorteilhafterweise einen durchgehenden Querträger auf, der den Bereich der Anbindung des Deformationselementes der linken B-Säule an die Fahrzeugkarosserie mit dem Bereich der Anbindung des Deformationselementes der rechten B-Säule verbindet. Außerdem ist günstigerweise ein Dachquerspriegel vorgesehen, der den Bereich der Anbindung des Rohres der linken B-Säule an den Dachrahmen mit dem Bereich der Anbindung des Rohres der rechten B-Säule verbindet. Der Dachquerspriegel sollte dabei als Druckstab ausgelegt und ohne Momentenanbindung am Dachrahmen nur aufgelegt sein.The vehicle body advantageously has a continuous cross member on the area of the connection of the deformation element of the left B-pillar to the vehicle body with the area of the connection of the deformation element the right B-pillar combines. Moreover is convenient a transverse roof bow provided the area of the connection of the Tube of the left B-pillar to the roof frame with the area of connecting the pipe the right B-pillar combines. The cross bow should be designed as a pressure rod and only be attached to the roof frame without torque connection.

Die linke und rechte B-Säule bilden so zusammen mit dem Querträger und dem Dachquerspriegel einen steifen Ringverbund. Dieser Ringverbund erhöht die Steifigkeit der Karosserie erheblich. Bei einem Seitencrash ist die betroffene B-Säule so sehr steif durch den Ringverbund abgestützt, sodass die Intrusion in den Fahrzeuginnenraum nur gering ist.Form the left and right B-pillars so together with the cross member and the roof cross bow a rigid ring compound. This ring network elevated the rigidity of the body considerably. In a side crash is the affected B-pillar so much supported stiffly by the ring composite, so that the intrusion in the vehicle interior is only small.

Das Rohr wird Idealerweise mit einer Außenschale der B-Säule vormontiert, bevor diese Vormontageeinheit an der Fahrzeugkarosserie verbaut wird. Zum Verbinden eines vergüteten Rohres mit einer Außenschale aus Stahlblech sind Schutzgasverschweißungen erforderlich. Normalerweise wird eine Fahrzeugkarosserie nur widerstandspunktgeschweißt. Dies ist ein wesentlich einfacheres Schweißverfahren als Schutzgasschweißen. Durch das Bilden der Vormontageeinheit ist es nun möglich, die Schutzgasverschweißung vorab, und damit nicht an der eigentlichen Fahrzeugkarosserie, durchzuführen. Die Fahrzeugkarosserie kann damit ausschließlich widerstandspunktgeschweißt werden.The pipe is ideally with a outer shell the B-pillar pre-assembled before this pre-assembly unit on the vehicle body is installed. For connecting a tempered pipe to an outer shell Protective gas welding from sheet steel is required. Usually a vehicle body is only spot welded. This is a much simpler welding process than inert gas welding. By the Forming the pre-assembly unit, it is now possible to pre-weld the shielding gas, and therefore not on the actual vehicle body. The This means that the vehicle body can only be welded using resistance point welding.

Die erfindungsgemäße Fahrzeugkarosserie kann besonders schlanke B-Säulen aufgrund der Verstärkung mit einem gebogenen Rohr aufweisen. Dies ist insbesondere bei einem Coupe von Vorteil, da eine wuchtig wirkende B-Säule das optische Erscheinungsbild des Fahrzeugs deutlich beeinträchtigen würde. Dabei ist insbesondere bei Coupes meist eine besonders steife B-Säule erforderlich, da die meisten Coupes rahmenlose Fahrzeugtüren haben, sodass die geschlossenen Fahrzeugtüren nur wenig zur Steifigkeit der Fahrzeugkarosserie beitragen können.The vehicle body according to the invention can particularly slim B-pillars because of the reinforcement with a bent tube. This is particularly the case with one Coupe is an advantage as a bulky B-pillar improves the visual appearance affect the vehicle significantly would. A particularly rigid B-pillar is usually required, particularly for coupes, since most coupes have frameless vehicle doors, so the closed ones vehicle doors can contribute little to the rigidity of the vehicle body.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand von Unteransprüchen.Further advantageous configurations are the subject of subclaims.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt, anhand dessen die Erfindung im folgenden näher beschrieben wird. Die Figuren zeigen in schematischer Darstellungsweise:In the drawing, an embodiment of the Invention shown, based on which the invention in the following described in more detail becomes. The figures show a schematic representation:

1 eine perspektivische Zusammenbaudarstellung einer Fahrzeugkarosserie mit einer B-Säule, 1 2 shows a perspective assembly illustration of a vehicle body with a B-pillar,

2 eine perspektivische Darstellung eines Ringverbunds bei der Fahrzeugkarosserie aus 1 bestehend aus den B-Säulen, einem Querträger und einem Dachquerspriegel und 2 a perspective view of a ring assembly in the vehicle body 1 consisting of the B-pillars, a cross member and a cross roof bow and

3 eine Darstellung der B-Säule aus 1 mit mehreren Schnitten durch ein verstärkendes Rohr der B-Säule. 3 a representation of the B-pillar 1 with several cuts through a reinforcing tube of the B-pillar.

Die in 1 dargestellte Fahrzeugkarosserie 1 gehört zu einem zweitürigen Coupe mit rahmenlosen Seitentüren. Die Fahrzeugkarosserie 1 weist seitlich jeweils eine B-Säule 2 in Schalenbauweise auf. Jede B-Säule 2 umfasst eine Innenschale 3, eine Außenschale 4 und ein gebogenes Rohr 5. Die Außenschale 4 erstreckt sich dabei nur vom Schweller 6 bis etwa auf Brüstungshöhe. Das Rohr 5 zwischen der Innen- und der Außenschale 3 und 4 ist ein vergütetes Stahlrohr mit einer Streckgrenze Rp_0,2 zwischen 1000 und 1200 MPa, dass sich über die ganze Länge der B-Säule 2 vom Schweller 6 bis zum Dachrahmen 7 erstreckt. Es ist mit seinem oberen Ende über ein Anschlusselement 8 flächig an den Dachrahmen 7, angebunden. Das untere Ende des Rohrs 5 stützt sich über ein Deformationselement 9 am Schweller 6 ab. Das Deformationselement 9 besteht aus einem hochfesten Stahl.In the 1 shown vehicle body 1 belongs to a two-door coupe with frameless side doors. The vehicle body 1 has a B-pillar on each side 2 in shell construction. Every B-pillar 2 includes an inner shell 3 , an outer shell 4 and a bent pipe 5 , The outer shell 4 extends only from the sill 6 up to about parapet height. The pipe 5 between the inner and outer shell 3 and 4 is a tempered steel pipe with a yield strength Rp _0.2 between 1000 and 1200 MPa that extends over the entire length of the B-pillar 2 from the sill 6 to the roof frame 7 extends. It is with its upper end via a connection element 8th flat on the roof frame 7 , connected. The lower end of the tube 5 is supported by a deformation element 9 on the sill 6 from. The deformation element 9 consists of a high-strength steel.

Bei einem Seitenaufprall weist die B-Säule 2 aufgrund der Verstärkung mit dem Rohr 5 eine so hohe Steifigkeit auf, dass die US-amerikanischen Seitenaufprallanforderungen SINCAP in vollem Umfang erfüllt werden. Da das Rohr 5 sich über die ganze Länge der B-Säule erstreckt, gibt es keine gravierenden Unterschiede in der Steifigkeit der B-Säule 2 zwischen dem oberen und dem unteren Abschnitt. Das Anschlusselement 8 stellt oben eine flächige Lasteinleitung in den Dachrahmen 7 sicher, während das Deformationselement 9 unten durch eine gezielte Verformung Aufprallenergie absorbiert. Die verbleibende, nicht absorbierte Aufprallenergie wird unten vom Deformationselement 9 in den Schweller 6 eingeleitet.In the event of a side impact, the B-pillar points 2 due to the reinforcement with the pipe 5 such a high level of rigidity that the US side impact requirements SINCAP are fully met. Because the pipe 5 extends over the entire length of the B-pillar, there are no serious differences in the stiffness of the B-pillar 2 between the upper and lower sections. The connection element 8th places a flat load transmission in the roof frame 7 safe while the deformation element 9 Impact energy absorbed below through targeted deformation. The remaining, non-absorbed impact energy is below the deformation element 9 in the sill 6 initiated.

Der Aufbau der B-Säule 2 mit dem ultrahochfesten Rohr 5 zur Versteifung verhindert bei einem Seitenaufprall eine große Intrusion der B-Säule 2 in den Fahrgastraum. Aufgrund der Anbindung der B-Säule 2 an die Fahrzeugkarosserie 1 über das Anschlusselement 8 und das Deformationselement 9 entsteht zudem erst bei relativ hohen Aufprallenergien eine irreparable Verformung der Fahrzeugkarosserie 1.The structure of the B-pillar 2 with the ultra high strength tube 5 for stiffening prevents a large intrusion of the B-pillar in the event of a side impact 2 in the passenger compartment. Due to the connection of the B-pillar 2 to the vehicle body 1 via the connection element 8th and the deformation element 9 In addition, an irreparable deformation of the vehicle body occurs only at relatively high impact energies 1 ,

Beim Rohbau einer Fahrzeugkarosserie kommen bevorzugt ausschließlich Widerstandspunktschweißgeräte zum Einsatz. Das vergütete Rohr 5 ist allerdings mit dem Deformationselement 9 unter Schutzgas ringverschweißt und mit der Außenschale 4 und dem Anschlusselement 8 schutzgasverschweißt. Um dennoch beim Rohbau der eigentlichen Fahrzeugkarosserie nur Widerstandspunktschweißen zu können, wird das Rohr 5 mit dem Deformationselement 9, der Außenschale 4 und dem Anschlusselement 8 vorab zu einer Vormontageeinheit unter Schutzgas zusammengeschweißt. Dies kann fern ab vom eigentlichen Rohbau oder sogar bei einer Zulieferfirma erfolgen. Die so gebildete Vormontageeinheit kann dann über Widerstandspunktschweißungen mit der restlichen Fahrzeugkarosserie 1 verbunden werden.Resistance spot welding devices are preferred for the body shell of a vehicle body. The tempered pipe 5 is with the deformation element 9 Ring welded under protective gas and with the outer shell 4 and the connecting element 8th inert gas welding. In order to only be able to spot weld the body of the actual vehicle body, the pipe is 5 with the deformation element 9 , the outer shell 4 and the connecting element 8th welded together in advance to a pre-assembly unit under protective gas. This can be done away from the actual structural work or even at a supplier company. The pre-assembly unit thus formed can then be welded to the rest of the vehicle body using resistance spot welding 1 get connected.

2 zeigt die Fahrzeugkarosserie 1 mit der angeschweißten B-Säule 2. Zwischen dem linken und dem rechten Schweller 6 im Bereich der Deformationselemente 9 erstreckt sich in Fahrzeugquerrichtung ein Querträger 10. Der Querträger 10 weist an seinen beiden Enden, mit denen er an den Schwellern 6 angebracht ist, jeweils einen Deformationsabschnitt 11 auf. Die Deformationsabschnitte 11 verformen sich gezielt unter Last und absorbieren dabei Energie. Zwischen dem Bereich der Anbindung des Anschlusselementes 8 der einen linken und der rechten B-Säule 2 an den Dachrahmen 7 erstreckt sich ein Dachquerspriegel 12. Der Dachquerspriegel 12 ist als Druckstab ausgelegt und ohne Momentenanbindung nur auf den Dachrahmen 7 aufgelegt. 2 shows the vehicle body 1 with the welded-on B-pillar 2 , Between the left and right sills 6 in the area of the deformation elements 9 a cross member extends in the vehicle transverse direction 10 , The cross member 10 points at both ends with which he is on the sills 6 is attached, each a deformation section 11 on. The deformation sections 11 deform under load and absorb energy. Between the area of the connection of the connection element 8th one left and one right B-pillar 2 to the roof frame 7 a cross bow extends 12 , The cross roof bow 12 is designed as a pressure bar and only on the roof frame without torque connection 7 hung up.

Die B-Säulen 5 bilden so zusammen mit dem Querträger 10 und dem Dachquerspriegel 12 einen Ringverbund. Dadurch entsteht insgesamt eine sehr steife Fahrzeugkarosserie 1. Bei einem Seitenaufprall verteilen sich die in die Fahrzeugkarosserie 1 eingeleiteten Kräfte ähnlich wie es mit den Pfeilen dargestellt ist. Auftretende Intrusionen in den Fahrzeuginnenraum sind vergleichsweise zu herkömmlichen Fahrzeugkarosserien nur sehr gering.The B pillars 5 thus form together with the cross member 10 and the roof cross bow 12 a ring network. This creates a very rigid vehicle body overall 1 , In the event of a side impact, they spread into the vehicle body 1 initiated forces similar to that shown by the arrows. Intrusions into the vehicle interior are very low compared to conventional vehicle bodies.

In 3 ist eine Seitenansicht des Rohres 5 dargestellt, in der deutlich die gebogene Form erkennbar ist. Im oberen und unteren Endbereich weist das Rohr – wie im Schnitt A-A und im Schnitt C-C dargestellt – einen ovalen Querschnitt auf, dessen Längserstreckung in Fahrzeuglängsrichtung verläuft. Im mittleren Bereich hat das Rohr 5 – wie im Schnitt B-B dargestellt – ebenfalls einen ovalen Querschnitt, allerdings verläuft dessen Längserstreckung in Fahrzeugquerrichtung. Das Rohr 5 verläuft innen und außen über seine Länge kontinuierlich, sodass die Querschnitte fließend ineinander übergehen. Bei einem Seitencrash entsteht im mittleren Bereich der B-Säule 2 und damit auch im mittleren Bereich des Rohres 5 die größte Biegebeanspruchung. Aufgrund des oben beschriebenen Querschnittsverlaufs setzt das Rohr 5 der größten Biegebeanspruchung das größte Biegewiderstandsmoment entgegen.In 3 is a side view of the tube 5 shown in which the curved shape is clearly visible. In the upper and lower end region, as shown in section AA and section CC, the tube has an oval cross section, the longitudinal extent of which extends in the longitudinal direction of the vehicle. The pipe has in the middle area 5 - As shown in section BB - also an oval cross-section, but its longitudinal extent runs in the vehicle transverse direction. The pipe 5 runs continuously on the inside and outside over its length, so that the cross-sections merge smoothly into one another. A side crash results in the middle area of the B-pillar 2 and thus also in the middle area of the pipe 5 the greatest bending stress. Due to the cross-sectional profile described above, the pipe sets 5 against the greatest bending stress the greatest bending resistance moment.

Claims

Vehicle body with a B-pillar in shell construction, which is reinforced on the inside with a tube, characterized in that the tube ( 5 ) over the entire length of the B-pillar ( 2 ) from the swell ( 6 ) to the roof frame ( 7 ) extends.

Vehicle body according to claim 1, characterized in that the tube ( 5 ) is compensated.

Vehicle body according to claim 2, characterized in that the tube ( 5 ) has a yield strength Rp _0.2 greater than or equal to 1000 MPa.

Vehicle body according to one of the preceding claims, characterized in that the tube ( 5 ) with its lower section over a deformation element ( 9 ) on the vehicle body ( 1 ) is connected.

Vehicle body according to one of the preceding claims, characterized in that the vehicle body ( 1 ) a continuous cross member ( 10 ) which covers the area of the connection of the deformation element ( 9 ) a left with a right B-pillar ( 2 ) connects.

Vehicle body according to claim 5, characterized in that the cross member ( 10 ) a deformation section at both ends ( 11 ) having.

Vehicle body according to one of the preceding claims, characterized in that the tube ( 5 ) with its upper section via a connection element ( 8th ) to the roof frame ( 7 ) is connected across the board.

Vehicle body according to one of the preceding claims, characterized in that the vehicle body ( 1 ) a cross roof bow ( 12 ) which covers the area of the connection of the pipe ( 5 ) the left B-pillar ( 2 ) to the roof frame ( 7 ) connects to that of the right B-pillar.

Vehicle body according to claim 8, characterized in that the transverse roof bow ( 12 ) is designed as a pressure rod.

Vehicle body according to claim 8 or 9, characterized in that the left and right B-pillars ( 2 ) together with the cross member ( 10 ) and the cross bow ( 12 ) form a rigid ring network.

Vehicle body according to one of the preceding claims, characterized in that the tube ( 5 ) with an outer shell ( 4 ) the B-pillar ( 2 ) is pre-assembled before it is used as a pre-assembly unit on the vehicle body ( 1 ) is installed.

Vehicle body according to one of the preceding claims, characterized in that the vehicle body ( 1 ) is designed for a coupe.

Vehicle body according to claim 11, characterized in that the coupe has frameless vehicle doors.